viernes, 19 de julio de 2013

La armonía de los volcanes

Crédio: NASA.
No es extraño percibir que series de pequeños terremotos suelen preceder a una erupción volcánica. De hecho, los científicos hablan de tremor armónico cuando una rápida sucesión de terremotos nos alertan de que este fenómeno es inminente. Este tremor se produce a frecuencias tan bajas que no es detectable por el oído humano.

Un nuevo análisis de una secuencia de erupciones del volcán Redoubt (Alaska) ocurridas en 2009, muestran que el tremor armónico se detectó a frecuencias considerablemente más altas, para después detenerse brúscamente justo antes de que el volcán erupcionase seis veces, cinco de ellas de forma consecutiva.

"La frecuencia de este tremor ha sido inusualmente alta, y no es fácil de explicar a través de las muchas de las teorías aceptadas", dijo Alicia Hotovec-Ellis, una estudiante de doctorado de la Universidad de Washington.

Documentar la actividad que presenta un volcán da pistas sobre su presurización justo antes de que erupcione. Esto podría ayudar a refinar los modelos y permitir a los científicos entender mejor lo que ocurre durante los ciclos eruptivos de volcanes como el Redoubt.


El origen de los terremotos y los tremores armónicos no se conoce con precisión. Algunos volcanes emiten sonido cuando el magma - una mezcla de roca fundida, sólidos en suspensión y burbujas de gas - resuenan  al empuja y ejercer una preción hacia arriba a través de las grietas finas en la corteza terrestre.

Pero Hotovec-Ellis cree que en este caso, los terremotos y tremores armónicos ocurrieron cuando el magma fue forzado bajo una gran presión a través de un conducto estrecho en el corazón de la montaña. El magma del conducto sufrió la presión suficiente como para arrivar más a la superficie, donde posteriormente se generó con su presencia más presión. Para entenderlo, imaginad que apretáis un tubo de pasta de dientes. Vosotros ejercéis una presión en la base que provovca que la pasta de traslade hacia la abertura del envase, pero a su vez, esta pasta trasladada genera presión sobre la pasta que se encuentra en el lugar "invadido" por la nueva pasta.

Cada uno de estos pequeños movimientos repentinos generó un nuevo terremoto, que varió en una magnitud desde 0,5 a 1,5. A medida que la presión aumentaba, los tremores se hicieron más pequeños y más frecuentes, por lo que solapándose generaron una  sucesión rápida, un tremor armónico continuo.

"Al haber menos tiempo entre cada terremoto, no hay tiempo suficiente para acumular la suficiente presión para generar uno más grande", dijo Hotovec-Ellis. "Pero después de que se produzca una alta frecuencia en los tremores, se hace una pausa y luego erupciona".

Hotovec-Ellis es la autora principal de un próximo artículo que se publicará en la Revista de Investigación Vulcanológica y Geotérmica que describe la investigación. Los coautores son John Vidale, de la Universidad de Washington, y Stephanie Prejean y Joan Gomberg, del Servicio Geológico de EE.UU.

Hotovec-Ellis es co-autora también de un segundo artículo, publicado el 14 de julio en la revista Nature Geoscience, que introduce un nuevo modelo de "fallas de fricción" como una herramienta para evaluar el mecanismo del tremor observado en Redoubt en 2009. El autor principal de este trabajo es Ksenia Dmitrieva de la Universidad de Stanford, y otros co-autores son Prejean y Eric Dunham de Stanford.

Esta pausa en el incremento de la frecuencia del tremor armónico justo antes de la explosión volcánica es el foco principal del trabajo publicado en Nature Geoscience. "Creemos que la pausa se debe a que los terremotos no pueden mantener su alta frecuencia", dijo Hotovec-Ellis.

 Se documentó el aumento de la frecuencia del tremor a partir de alrededor de 1 hercio (o ciclo por segundo) y se deslizó hacia arriba a aproximadamente 30 hercios. En los humanos, el rango de frecuencia audible comienza en los 20 hertz,  por lo que una persona tendida en el suelo directamente sobre el conducto de magma podría ser capaz de oír el tremor armónico cuando alcanza su punto más alto (no es una actividad que le aconsejo, ya el tremor es seguido de cerca por una explosión).

Los científicos del Observatorio de Volcanes de Alaska han apodado al tremor armónico de mayor frecuencia del volcán Redoubt "los gritos" porque llegaron con un tono alto en comparación el hercio de partida. Hotovec-Ellis creó dos grabaciones de la actividad sísmica. 10 segundos de grabación abarcan unos 10 minutos de sonido sísmico y tremor armónico, acelerado 60 veces. En un minuto de grabación se condensó alrededor de una hora de actividad que incluye más de 1.600 pequeños temblores que precedieron a la primera explosión con tremor armónico.

Esta eleveción en la fecuencia del tremor también ha sido detectado en los volcanes Arenal en Costa Rica y  Soufriere Hills en la isla caribeña de Montserrat.

"El siguiente paso es entender por qué ocurre esto", dijo Hotovec-Ellis. 

Volcán Redoubt (Alaska) Crédito: Chris Waythomas, Alaska Volcano Observatory

Los procesos geológicos como los terremotos y el vulcanismo juegan un papel importantes para la salud de la biosfera de nuestro planeta. El estudio de estos procesos puede ayudar a los astrobiólogos a entender cómo afectan a la habitabilidad de la Tierra, y a proporcionan pistas sobre la potencial habitabilidad de planetas alrededor de estrellas distantes.



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